钢的淬透性测定

钢的淬透性测定 与冶金学院金属材料实验室 实验教学课件 实验 钢的淬透性测定 一:定义: 钢的淬透性——指钢材被淬透的能力，或者说钢的淬透性是指表征钢材淬火时获得马氏体的能力的特性。应该注意，钢的淬透性与可硬性两个概念的区别。 淬透性系指淬火时获得马氏体难易程度。它主要和钢的过冷奥氏体的稳定性有关，或者说与钢的临界淬火冷却速度有关，可硬性指淬成马氏体可能得到的硬度，因此它主要和钢中含碳量有关。 二:淬透性影响因素 1:钢的化学成分: a):当加热温度低于Acm点时，含C量低于1,以下，随含碳量增加，临界冷却速度下降，淬透性提高，含C量高于1,时，则相反，当加热温度高于Ac3或Acm时，则随含碳量增加，临界冷却速度下降。 b):合金元素除Ti，Zr，和Co外所有元素提高淬透性。 2:奥氏体晶粒度: 奥氏体晶粒尺寸增大，淬透性提高。 3:奥氏体化温度: 提高奥氏体化温度，不仅使奥氏体晶粒粗大，促使碳化物及其它非金属夹杂物流入，并使奥氏体成分均匀化，提高过冷奥氏体稳定性，从而提高淬透性。 4:第二相及其分布: 奥氏体中未溶的非金属夹杂物和碳化物的存在以及其大小和分布，影响过冷奥氏体的稳定性，从而影响淬透性。 材料与冶金学院金属材料实验室 实验教学课件 三:淬透性的实验测定方法 有两种方法，一种是临界直径法，另一种是端淬法。 1( 临界直径法 一组由被测钢制成的不同直径的圆形棒按 规定淬火条件(加热温度，冷却介质)进行淬火， 然后在中间部位垂直于轴线截断，经磨光，制成 粗晶试样后，沿着直径方向瞄定自表面至心部的 硬度分布曲线。发现随着试样直径增加，心的出 现暗色易腐蚀区，表面为亮圈，且随着直径的继 续增大，暗区愈来愈大，亮圈愈来凶小。若与硬 度分布曲线对应地观察，则该二区的分界线正好 是硬度变化最大部位;若观察金相组织，则正好 是50,马氏体和非马氏体的混合组织区，愈向外 靠近表面，马氏体愈多，向里则马氏体急剧减少。 分界线上的硬度代表马氏体区的硬度，格罗斯曼 (Gmssmann)将此硬度称为临界硬度或半马氏体 硬度。 亮区就是淬硬层，暗区就是未淬硬层，把未出现暗区的最大试样直径称为淬火临界直径，则其含义为该种钢在该种淬火介质中能够完全淬透的最大直径。显然，在给定淬火条件下，淬火，临界直径愈大，即能完全淬透的试棒的直径愈大，因而钢的淬透性愈好。因此，可用淬透直径的大小来比较钢的淬透性的高低。临界直径Dx增大，淬透性增高。 但是上述临界直径Dx是在一定淬火条件(其中包括淬火介质的冷却能力)下测得的。因此，要用临界直径法来表示钢的淬遘性，必须标明淬火介质的冷却能力或淬火烈度。为了除去临界直径值中所包含的淬火烈度的因素，用单一的数值来表征钢的淬透性，引入了理想临界直径的概念。所谓理想临界直径就是在淬火 材料与冶金学院金属材料实验室 实验教学课件 烈度为无限大的假想的淬火介质中淬火时的临界直径。如此，理想临界直径的大小可直接表征钢的淬透性的高低. 如上所述，利用理想临界直径可以很方便地将某种淬火条件下的临界直径，换算成任何淬火条件下的临界直径，实际临界直径D与淬火烈度H关系图(利用该图即可完成上述任务。例如，若已知某种钢在循环水中冷却(R,1.2)时，其临界直径D=27mm，试求在循环油(H=0(4)中淬火时该种钢的临界直径。在图纵坐标取D=27处，作水平线与H=1(2的曲线相交，从交点到横坐标的垂线得到该种钢的理想临界直径D=45mm。再从此处向上引垂线，与H=0(4曲线相交，再从交点引水平线与纵坐标交于16mm处，于是得到该种钢在循环油中淬火时的临界直径为16mm( 掌握临界直径的数据，有助于判断工件热处理后的淬透程度，并制订出相应的合理的工艺。因此，对生产实践有一定的意义(但是临界直径的实验测定，需要制造一批不同直径的试样，-测定方法也比较繁杂(特5JJ是利用这种方法，由于检查部位的不同，往往所得的结果也不同，以致得到的结果之间相应没有可比性，所以实际生产中很少采用。 2(端淬法 该法为乔迈奈等于1938年建议采用的，因而国外常称为“Jominy'’端淬法(由于该法没有上述缺点，故被许多国家用作标准的淬透性试验，但各稍有改动( 试验时，将试样按规定的奥氏体化条件(应无氧化、脱碳及增碳)加热后迅速取出，放人试验装置中喷水冷却。冷却完毕后，沿试样轴线方向两侧各磨去0(4mm，然后自离水冷端(直接喷水冷却的一端)1(5mm处开始测定硬度，绘出硬度与水冷端距离的关系曲线，这一曲线即所谓端淬曲线。 由于一种钢号的化学成分允许在一定范围内波动，因而在一般手册中经常给出的不是二条曲线，而是一条带。它表示端淬曲线在此范围内波动，并称之为端淬曲线带。因试样和冷却条件是固定的，所以试样上各点的冷却速度也是固定的。 材料与冶金学院金属材料实验室 实验教学课件 这样端淬试验法就排除了试样的具体形状和冷却条件的影响，归结为冷却速度和淬火后硬度之间的关系。 有人测定了端淬试样离水冷端不同距离处冷至不同温度时的冷却速度。因此，也可以把离水冷端不同距离标成冷却速度。 四、#实验#要求 1、实验目的 2、简述端淬法的实验原理和方法 3、绘制出45钢和35CrMo钢的淬透性曲线 4、说明钢的淬透性的实际意义